于 強(qiáng)

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)又稱勁性混凝土結(jié)構(gòu)或包鋼混凝土結(jié)構(gòu),是在鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型結(jié)構(gòu)體系,在型鋼結(jié)構(gòu)外面包裹一層鋼筋混凝土外殼形成的型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu),適用于框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)、框架核心筒結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)體系,可以應(yīng)用于全部構(gòu)件,也可以用于部分構(gòu)件。

1 工藝流程及操作要點

1.1 工藝流程

綁扎承臺及筏板鋼筋→預(yù)埋地腳埋件→澆筑底板混凝土→安裝第一節(jié)型鋼柱→綁扎柱子鋼筋→柱腳灌漿→安裝型鋼梁→安裝柱模板→澆筑柱子混凝土至梁底→拆除柱?！惭b水平結(jié)構(gòu)模板→綁扎梁、板鋼筋→澆筑梁、板混凝土→安裝第二節(jié)型鋼柱→……

1.2 操作要點

1.2.1 預(yù)埋地腳螺栓

安裝地腳螺栓需專人在縱橫兩個方向用經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀控制預(yù)埋件軸線及標(biāo)高,并在四個方向加固,安放調(diào)節(jié)螺母利用水準(zhǔn)儀調(diào)節(jié)螺桿的高度,保證埋件標(biāo)高。校正并加固牢固,檢查合格后,請監(jiān)理工程師驗收。預(yù)埋驗收合格后,在螺栓絲頭部位上涂黃油并包上油紙保護(hù)。在澆筑混凝土前再次復(fù)核,確認(rèn)其位置及標(biāo)高準(zhǔn)確、固定牢固后方可進(jìn)行澆灌工序。澆筑混凝土?xí)r,拉通線控制以避免預(yù)埋件發(fā)生位移。

1.2.2 澆筑承臺基礎(chǔ)混凝土

澆筑承臺基礎(chǔ)混凝土?xí)r注意留出后澆的微膨脹無收縮灌漿料的高度。澆筑完成后重新復(fù)核預(yù)埋件的標(biāo)高及軸線位置,確?；炷翝仓^程中埋件無位移。

1.2.3 安裝第一節(jié)鋼柱

在鋼柱安裝前取掉輔助用的鋼墊板將螺紋清理干凈,對已損傷的螺牙要進(jìn)行修復(fù)。

型鋼柱的垂直度用經(jīng)緯儀或吊線檢查,當(dāng)有偏差時用液壓千斤頂頂起調(diào)節(jié)柱腳的上下螺母進(jìn)行校正,柱腳校正后立即緊固地腳螺栓,并將承重鋼墊板上下點焊固定防止走動。

1.2.4 安裝柱子鋼筋

1)柱主筋的施工。型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)豎向結(jié)構(gòu)鋼筋的施工。柱主筋φ 20～φ 32的鋼筋,采用直螺紋連接。水平方向設(shè)有多肢箍筋組成的箍筋組及拉鉤。主筋的安裝與普通鋼筋工程基本相同,但在上部或下部遇有鋼梁時,需要提前進(jìn)行深化設(shè)計,柱主筋盡可能躲開鋼梁,躲不開的應(yīng)從鋼梁預(yù)留孔中穿過。2)柱箍筋的施工。箍筋是型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)中對混凝土起約束作用的重要鋼筋構(gòu)件,必須保證其完全閉合,并與主筋牢固連接。柱箍筋由矩形箍筋、八邊形箍筋和拉筋組成,大部分箍筋均設(shè)計為φ 12的鋼筋,硬度大,可調(diào)性差。鋼筋加工時嚴(yán)格控制下料長度和彎折角度,保證成品箍筋安裝順利。且安裝時不能像普通混凝土結(jié)構(gòu)柱子一樣從頂部順序下放,必須將箍筋加工成開口箍,然后將其焊接起來。注意保護(hù)主筋連接絲頭,一旦破壞將無法修復(fù)。

1.2.5 柱腳灌漿料的施工

鋼柱錨板與混凝土底板上平之間預(yù)留的50 mm縫隙用無收縮灌漿料填充。澆筑無收縮灌漿料時,從一側(cè)灌漿,至另一側(cè)溢出并明顯高于錨板下表面為止,嚴(yán)禁從兩個以上方向輪流澆筑。灌漿料無須振搗,且開始灌漿后必須連續(xù)進(jìn)行,不能間斷,并盡可能的縮短灌漿時間。

1.2.6 型鋼梁的吊裝

1)鋼梁的施工。型鋼柱吊裝完成后經(jīng)最后固定方可吊裝型鋼梁,鋼梁吊裝前應(yīng)在柱子的牛腿處檢查標(biāo)高和柱子的間距,主梁吊裝前應(yīng)在梁上裝好輕便走道,以保證施工人員的安全。一般在鋼梁上翼緣焊接耳板,作為吊點。吊點位置取決于鋼梁的跨度。為加快吊裝速度,型鋼梁吊裝后進(jìn)行總體的一次性校正。校正內(nèi)容包括標(biāo)高、垂直度、軸線及凈跨。鋼梁的連接方式一般有焊接和高強(qiáng)螺栓連接兩種。采用半自動CO2氣體保護(hù)焊的單V形坡口焊道與柱牛腿焊接,并對焊縫進(jìn)行探傷。高強(qiáng)螺栓要經(jīng)過初擰(當(dāng)天初擰的螺栓當(dāng)天終擰)并用扭矩扳手驗收合格,鋼梁焊接并探傷合格后,方可穿主梁鋼筋;由于梁底模已經(jīng)安裝,必須先將梁筋連接好后方可施工,且箍筋必須做開口箍,梁的主筋套好后將箍筋焊接封閉并綁扎牢固。2)普通鋼筋混凝土梁主筋與型鋼柱牛腿的連接。若普通鋼筋混凝土梁的主筋能穿過型鋼柱的腹板則可提前進(jìn)行深化設(shè)計在型鋼柱上主筋標(biāo)高處打眼,若主筋無法穿過腹板則可根據(jù)普通鋼筋混凝土的規(guī)范要求看柱邊到腹板的長度能否滿足錨固長度,若滿足要求則按錨固要求施工,若無法滿足要求則可采用搭接焊,將梁的主筋焊接在型鋼牛腿上,焊縫長度必須滿足規(guī)范要求。3)梁柱節(jié)點箍筋的安裝。鋼梁的梁柱節(jié)點施工需要提前進(jìn)行深化設(shè)計,柱箍筋采用開口箍,焊接在型鋼梁的腹板上。

1.2.7 柱模板施工

本工程方柱全部配制木模板,圓柱采用定型鋼模。在鋼筋安裝完畢,安裝專業(yè)預(yù)留預(yù)埋完成,并經(jīng)監(jiān)理單位驗收合格同意隱蔽后安裝豎向結(jié)構(gòu)模板,型鋼混凝土結(jié)構(gòu)模板施工與普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)模板施工基本相同,但要注意以下幾點:1)配板尺寸:豎向結(jié)構(gòu)模板安裝前,上部的型鋼梁已經(jīng)安裝完畢。本工程方柱采用四片木模板組拼,方便快捷,圓柱采用定型鋼模提前澆筑柱子混凝土至梁底。2)對拉螺栓:柱箍采用槽鋼加固,若柱截面小于800 mm時不需要對拉螺栓,若柱截面大于800 mm時采用對拉螺栓,對拉螺栓按焊接長度焊接在型鋼柱上。3)模板配制高度以能夠滿足層高要求即可,不要過高,否則將與柱頂部的型鋼梁發(fā)生沖突;配制木模板,可拆改,增強(qiáng)模板施工的可調(diào)節(jié)性。

1.2.8 柱混凝土施工

1)普通型鋼柱(十字柱)。工藝流程:澆筑部位施工縫的清理→有關(guān)專業(yè)的驗收(土建、水電)→施工縫提前澆水濕潤→混凝土輸送泵試運(yùn)行→鋪設(shè)50 mm的水泥砂漿(其配合比與混凝土的砂漿成分相同)→分層澆筑混凝土→分層振搗→柱上口混凝土標(biāo)高檢查→清除混凝土表面浮漿→拆?！B(yǎng)護(hù)→成品保護(hù)。

2)澆筑方法。柱混凝土澆筑前,先澆筑50 mm厚的水泥砂漿,其配合比與混凝土的砂漿成分相同,并用鐵鍬入模,以避免爛根現(xiàn)象。柱混凝土澆筑時應(yīng)分層澆筑,分層厚度不大于400 mm。

由于地下一層柱的高度為8.4 m,柱混凝土采用分段澆筑法施工,同時在混凝土澆筑過程中,要加溜槽,混凝土下落高度控制在2 m以下,保證混凝土在澆筑過程中不出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

軟管出口混凝土離模板內(nèi)側(cè)面不應(yīng)小于50 mm,且不得向模板內(nèi)側(cè)面直沖布料,也不得直沖鋼筋骨架;混凝土下料點分散布置,間距控制在2 m左右。

混凝土的振搗間距為450 mm,振搗時間以混凝土表面出現(xiàn)浮漿,不再下沉為止,時間宜在20 s左右。

振搗棒不得觸及模板鋼筋預(yù)埋管件;澆筑時,應(yīng)設(shè)專人看護(hù)模板、鋼筋有無位移、變形,發(fā)現(xiàn)問題及時處理。振搗棒應(yīng)快插慢拔,插點要均勻排列,逐點移動,點的間距控制在450 mm為宜,十字形鋼柱應(yīng)在柱四角進(jìn)行插棒振搗。振搗棒插入混凝土的深度以進(jìn)入下一層混凝土50 mm為宜,做到快插慢拔,振搗密實。

型鋼梁混凝土的施工同普通梁板混凝土的施工,但由于核心區(qū)的鋼筋比較密集,必須加強(qiáng)核心區(qū)混凝土的振搗,可以采用30棒加強(qiáng)振搗。

2 質(zhì)量要求

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量要求應(yīng)遵循GB 50204-2002混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范、GB 50300-2001建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、GB 50205-2001鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范、JGJ 138-2001型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程等相關(guān)規(guī)定的有關(guān)要求。

3 應(yīng)用實例及效益分析

本工法在中鐵十七局集團(tuán)建筑工程有限公司承建的山西省圖書館工程中得到了應(yīng)用,該工程地下1層,地上5層,建筑面積49 900 m2,結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu),在走廊、門廳等公共部位梁柱設(shè)計為型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu),型鋼柱48根,其中十字柱32根,圓形柱16根,型鋼梁若干根,總重930 t,造價715萬元,占主體結(jié)構(gòu)造價的12%。該工程在施工過程中執(zhí)行該工法精心策劃、道道程序嚴(yán)格把關(guān),認(rèn)真施工并得到了預(yù)期效果。

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的型鋼可以不受含鋼率的限制,其承載力可以高于同樣外形尺寸的鋼筋混凝土構(gòu)件承載力的1倍以上,因而可以減小構(gòu)件的截面,增加使用面積和凈高,其經(jīng)濟(jì)效益是可觀的。

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)在我國工程領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用,其施工工藝標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程也在進(jìn)一步完善中,本工程型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)給類似工程的施工提供了寶貴的經(jīng)驗,并且培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的專業(yè)施工人員,進(jìn)一步促進(jìn)了型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)在我國建筑行業(yè)中的發(fā)展與應(yīng)用。

[1] JGJ 138-2001,型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[2] 王連廣,劉之洋.型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在國內(nèi)外應(yīng)用和研究的進(jìn)展[J].東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),1995(3):238-240.

[3] 范 濤.淺述型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的特點及應(yīng)用[J].四川建筑科學(xué)研究,2004(12):38-40.